새는 에너지 잡는 '기밀과 단열' 솔루션
단열 작업과 기밀 작업이 잘될수록 사람이 지내면서 느끼는 쾌적감은 높아진다. 쾌적감뿐만 아니라 에너지 효율도 높이므로 집짓기에서 가장 중요한 요소로서 손가락에 꼽히지 않을까 싶다. 단열과 기밀에 가장 이상적인 형태에는 패시브하우스라는 것이 있다.
정리 남두진 기자 | 자료 전원주택라이프 DB, ㈔한국패시브건축협회, 제로에너지건축물
겨울에는 사람들이 체온을 보존하기 위해 패딩 재킷을 꺼내 입는다. 가격도 천차만별이다. 겉보기엔 비슷해 보이거나 오히려 훨씬 슬림한 쪽이 가격은 몇 배나 비쌀 때가 있다. 그렇게 의아해 하면서도 착용 후 외부에서 오래 있다 보면 그 이유를 알 수 있다.
갑자기 패딩 재킷 이야기가 왜 나오느냐? 바로 집에서의 단열과 기밀의 역할을 쉽게 이해하기 위한 예시다. 집에서의 단열은 패딩 재킷의 두께와 같다. 실외와 실내를 이동하는 열 이동을 최소화하는 것이 단열의 목표인데 아이러니하게 무조건 두껍다고 더 따뜻해지는 것도 아니다. 그럼 단열을 넘어 어떤 조치를 취할 수 있을까? 바로 기밀 작업을 통해 접합부에서 발생하는 틈새를 꼼꼼하게 막아야 한다. 슬림한 실루엣에도 패딩 재킷이 비싼 이유도 기밀성이 좋기 때문이다.
이젠 ‘제로에너지 건축물’ 시대
전 세계적으로 가장 많은 에너지를 소비하는 분야는 건축물 분야다. 2010년 기준으로 1971년 대비 약 2배가 증가했으며 에너지 효율이 향상되지 않는 경우, IEA2013(International Energy Agency, 국제에너지기구), IPCC2014(Intergovernmental Panel on Climate Change, 기후변화에 관한 정부간 협의체)에서는 건축물과 에너지 사용 설비의 지속적인 사용 증가로 2050년까지 50% 증가를 예상하기도 했다.
이에 건축물 에너지 절감 및 온실가스 감축에 기여할 혁신적인 건물로서 탄생한 것이 바로 ‘제로에너지 건축물’이다. 제로에너지 건축물이란 건축물에 필요한 에너지 부하를 최소화하고 신에너지 및 재생에너지를 활용해 에너지 소요량을 최소화하는 녹색 건축물을 의미한다. 냉난방 에너지 요구량 최소화(단열·기밀 성능 강화 등) △패시브, 에너지 소비량 최소화(고효율 설비, BEMS 적용) △액티브, 신재생에너지 생산(태양광, 지열, 연료장치 등) △신재생이 합쳐진 형태를 말한다.
우리나라에서는 2014년 녹색건축물 기본계획 수립 ZEB 활성화 발표, 2017년 제로인증제(ZEB 인증제)를 본격적으로 시행했다. 제로인증제는 건축물의 5대 에너지(냉방·난방·급탕·조명·환기)를 정량적으로 평가해 건물의 에너지 성능을 인증하는 제도로 에너지 자립률에 따라 5등급(최저)에서 1등급(최고)까지 총 5개 등급을 부여한다. 2025년부터는 신축 건물에 대해 제로에너지를 의무화할 예정이다.
살아 숨 쉬며 에너지 얻는 집 ‘패시브하우스’
제로에너지 건축물에서 우리에게 익숙한 형태는 바로 패시브하우스다. 한국패시브건축협회에 따르면 패시브하우스는 ‘직접적 난방설비의 도움 없이 생활에 필요한 최소한의 신선한 공기를 보조적 설비 수단으로 조금 온도를 올리거나 내림으로써 재실자가 열적·공기질적으로 만족할 수 있는 건물’로 정의된다.
최근에는 ‘에너지 효율성, 쾌적함, 경제성을 동시에 만족시키는 표준적 건물이며, 이 세 가지 요소 중 한 가지라도 만족시키지 못할 경우 진정한 패시브하우스가 아니다’라고 추가됐다. 즉, 패시브하우스는 단순하게 적은 에너지의 사용이 목적이 아닌 바로 건강하고 쾌적한 주거환경을 찾는 데 의미가 있는 셈이다.
정의만 봤을 때는 다소 복잡해 보일 수 있지만 그 원리는 비교적 간단하다. 쉽게 이해해 구조를 통해 살아 숨 쉬는 건물을 만들어 자체적으로 에너지를 얻을 수 있으면 된다. 이를 구현하기 위해서 패시브하우스에는 △고단열 △고기밀 △고성능 창호 △폐열회수장치 △외부차양장치 △열교차단 디테일 이렇게 6가지 요소가 필수적으로 반영돼야 한다.
아래는 사전적 정의 이외에도 수치적인 정의와 요구 조건이다.
*정량적 정의 :
난방 에너지 요구량 15kWh/㎡·a 이하, 1차 에너지 소요량 120kWh/㎡·a 이하, 최대 난방 부하(중부/상부 유럽) 10W/㎡ 이하, 최대 냉방 부하(남부 유럽) : 10W/㎡ 이하
패시브하우스의 키포인트 ‘기밀과 단열’
패시브하우스에서 중요하게 언급되는 키워드는 ‘단열’과 ‘기밀’이다. 먼저 단열은 겨울철엔 실내에서 실외로 새는 열 손실을, 여름철엔 실외에서 실내로 들어오는 열 취득을 효과적으로 제어하는 것을 말한다.
단열의 목적은 △실내 열 환경을 개선해 쾌적감을 높이며 △내벽의 표면 온도를 이슬점(수증기 일부가 물로 응결할 때의 온도) 온도 이상으로 유지해 결로를 방지하며 △에너지 절약을 통해 내외부 간 열 전달을 차단해 에너지 사용량뿐만 아니라 냉난방 설비의 부하를 줄이는 데 있다.
기본적으로 지붕, 벽, 바닥과 같이 건물 외피를 빈틈없이 감싸 단열을 이룬다. 물론 두꺼울수록 단열 성능이 높아질 가능성이 있지만 그 두께가 일정 한계치를 넘으면 오히려 효율성이 급격하게 떨어진다. 따라서 단열을 위해서는 두께가 아닌 열관류율(0.15W/㎥·K)을 유지하기 위한 성능을 갖추는 데 초점을 맞출 필요가 있다.
이처럼 단열은 건물의 에너지 성능을 좌우하지만 두께에 제한이 있기에 비용을 투자하는 데 한계가 있다. 그래서 다음으로 ‘기밀’을 중요하게 언급한다. 건물은 각 부위를 접합해 이루기에 ‘바늘구멍에 황소바람 들어온다’라는 속담과 같이 틈새가 반드시 존재한다. 혹시 평소에 실내에서 소음이 잘 들린다고 느끼는 경우 기밀 성능을 한 번쯤은 의심해 볼 필요가 있다.
이 틈새로 드나드는 공기의 양을 절대 무시할 수 없다. 한국패시브건축협회 자료에 의하면 일반주택의 틈새바람은 매시간 주택의 전체 체적 40~60%에 달한다. 거의 절반 크기에 해당하는 바람이 매시간 드나드는 것이다.
낮은 기밀 성능은 문제를 일으키는데 작은 틈새로 이동하는 공기가 벽면에 온도 변화에 의한 결로를 발생시키는 것이다. 벽체 내부의 단열재에 쌓이기라도 하면 그 문제는 더욱 심각해진다. 이 때문에 따로 기밀 테스트(Blower Door Test)가 있다. 실내 모든 입구를 막고 압력을 높여 공기가 새는 양을 측정하는 이 테스트는 50Pa 압력에서 시간당 전체 건물 규모에서 0.6회보다 적어야 한다.
